液电混合高能效直线驱动系统控制及仿真分析

现有电液控制系统为控制液压缸位置,采用比例阀或伺服阀,造成了非常大的节流损失。为改善能效,提出了一种采用电-机械执行器和液压缸的新型液-电混合驱动系统,电-机械执行器用于控制负载运行速度和位置,主要克服惯性力;液压缸主要克服外负载力。为了抑制二者之间的耦合影响,电-机械执行器采用位置闭环控制,并在转矩环补偿干扰力。控制阀主要起液压缸换向作用,节流损失很小,以设定的电-机械直线执行器输出力阈值为基础,通过调节泵压力(液压缸进油压力)或阀开口(液压缸回油压力)控制液压缸输出力。研究结果表明,所提系统具有与阀控缸系统相同高的控制精度,并可大幅减小节流损失。与阀控缸系统相比,液电混合驱动系统能效提升了43.1%。     

液电混合直线驱动系统耦合特性及位置控制

液压系统与电-机械系统是广泛应用于航空航天、工业、非道路移动机械等领域的两种不同驱动方案。在实际中,两者通常单独使用,电-机械驱动方案能效高,但承载能力弱,液压驱动方案功率密度大、动态响应快,但能量效率低。为此,结合两个驱动方案优点,集成设计电-机械执行器与液压缸,构建一种新型液电混合直线驱动系统,分析系统工作原理及两个非相似驱动子系统耦合特性、力纷争现象及其影响。在此基础上,提出一种电-机械驱动单元运动控制与液压驱动单元力控制的调控方案。研究结果表明,采用所提调控方案可减轻两个非相似驱动子系统耦合作用,在液压阀低压损的同时,可获得良好的位置控制特性。新型液电混合直线驱动系统将为液压系统和电-机械系统的进一步发展提供新思路。     

液电混合半主动驱动机械臂储能系统设计及仿真

针对传统工程装备机械臂重力势能浪费及运行特性差等问题,提出利用高功重比液压缸辅助小功率电机械执行器驱动机械臂的液电混合半主动驱动系统.其中,电机械执行器主动控制机械臂运行,改善运行特性;液压缸与蓄能器连接,构成储能平衡系统,用于平衡机械臂自重,回收利用重力势能.根据电机械执行器与液压缸不同组合方式,提出3种驱动方案,以...     

泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统特性

阀控液压系统动态响应快、功率密度大,但存在较大节流损失,无法解决多执行器系统载荷差异带来的节流损失;泵控非对称液压缸系统消除了节流损失,但需进行流量补偿,同时泵控多执行器系统装机功率和成本过高。针对上述问题,提出一种泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统,并将其应用于某大型液压挖掘机斗杆系统。首先在SimulationX中构建了机电液联合仿真模型,通过与斗杆空载试验结果对比,验证了模型的准确性,然后设计了系统控制策略,最后通过仿真分析了不同控制系统斗杆运行特性和能耗特性。仿真结果表明,与电液流量匹配控制系统相比,该系统改善了斗杆运行平稳性,同时降低系统能耗达63.3%,并具备能量回收的潜力。     

新型民机起落架收放系统故障参数敏感性仿真

飞机起落架收放系统是一种集机、电、液于一体的混合复杂系统。为提高性能，新型民机起落架系统采用的空间收放机构，与传统平面机构起落架相比，其运动规律复杂且驱动单元增多，各类故障参数对其工作性能的影响也更加复杂。针对该问题，以采用空间收放机构的新型民机起落架系统为研究对象，详细分析了其动力学原理，包括收放机构、上位锁机构、小车位置机构和液压驱动原理;在此基础上,通过AMESim仿真平台建立了机电液一体化的起落架收放系统仿真模型，并通过仿真计算得出了节流孔阻塞、系统混入空气、油液泄漏和机构磨损等故障参数对起落架收放性能的影响，分析结果可用于指导起落架收放故障诊断，也可以为其参数设计及可靠性研究提供参考。     

液电混合驱动液压挖掘机动臂特性及能效研究

液压挖掘机作业时,动臂频繁升降,举升过程中工作装置集聚的大容量重力势能,在下降时经控制阀转换为热能耗散掉,不仅造成非常大的能量损失,也使油液温度快速升高,需附加额外的冷却装置进行散热,油温的升高也常常引发液压系统故障。为此,提出电动缸为主、液压缸-蓄能器组合为辅的液电混合动臂驱动解决方案。动臂下降时,工作装置的重力势能转化为液压能存储在蓄能器中;动臂举升时,存储在蓄能器的液压能驱动液压缸辅助电动缸驱动动臂,电动缸仅需驱动惯性载荷和物料重力。在研究中,建立了液电混合驱动动臂的试验样机,对其运行特性和能效特性进行了试验测试。结果表明,较无重力势能回收的进出口独立控制系统,相同工况下,液电混合驱动方式降低能耗达72.7%,显著提升了挖掘机动臂举升系统的能量效率。     

自由活塞极限位置的液压节流控制

针对单活塞液压自由活塞发动机自由活塞运动不受机械机构约束的情况,研究单活塞液压自由活塞发动机自由活塞极限位置的液压节流控制方法,保证系统机械结构安全。基于对自由活塞极限位置节流控制原理的分析,建立液压控制回路数学模型,结合试验和仿真分析节流控制的工作特征及其影响因素。研究结果表明,单活塞液压自由活塞发动机极限位置的液压节流控制应考虑单向阀节流、回油阻尼和油液弹性三种作用效果的影响。压缩腔压力在膨胀冲程的第一次压力峰值由单向阀引起,第二次压力峰值由回油阻尼和油液弹性引起。增大回油孔通流面积可减小第一次压力峰值压力波后期高压的持续时间。回油阻尼和油液弹性能有效防止单活塞液压自由活塞发动机机械损坏的发生。     

液压缸的节流缓冲装置

1．结构与工作原理图1是一种固定节流式缓冲液压缸,其工作原理是利用缓冲柱塞和缓冲阀的相互作用达到可调节缓冲的目的。当缓冲柱塞7进入缓冲腔后,腔内油液被迫经节流口2流出,由于节流日液阻较大,从而在缓冲腔内形成较高缓冲压力而实现液压缸活塞减速缓冲。调节节流口2的大小,可改变活塞的缓冲速度。孔3为活塞向右运动时的单向进油口。图1固定节流式缓冲液压缸1缓冲阀2．节流日3单向进油口4液压缸盖5限压阀6．缓冲腔7缓冲柱塞8、活塞2．缓冲装置的性能分析图2是缓冲液压缸的原理简图,液压缸运动部件的全部机械能变化值dE。经缓冲后将…     

直线伺服电机驱动的数控双作用恒流量柱塞泵

创新设计了一种由直线伺服电机驱动的数控双作用恒流量柱塞泵,介绍了其工作原理和技术特性.利用这种新型泵驱动的液压缸活塞的运动速度,可在很大范围实现数控无级调速,不需要另外设置复杂且效率极低的节流调速回路,而且不存在高速转动的动力机和机械部件,噪声污染小.     

新型气液联动球阀执行器的仿真与验证

设计了一种新型气液联动球阀执行器,给出了其技术参数,确定了其驱动结构,并介绍了其工作原理。对这一新型气液联动球阀执行器进行了仿真计算和样机测试,确认了设计的合理性。     

一种液压缸的锁紧方法分析及结构设计

液压缸是液压驱动系统的执行装置,它通过和各种机械结构相连接,从而实现多种机械机构的直线运动、摆动和旋转运动的驱动;通常进行机械结构的锁紧装置设计时需要考虑到自锁角的大小,如果设计的自锁角不合适,就不能实现机构的锁紧.通过设计一种新型液压缸结构,该液压缸结构不需要与复杂的机械结构相连接,就可以实现机械装置的夹紧与稳定锁紧,其锁紧方法可靠.该液压缸即可以用于小行程直线运动驱动的场合,又可以用于需要锁紧且空间较小的装置.     

电-液双源混驱装载机举升系统特性研究

装载机广泛应用于工程建设、抢险救灾等关乎国计民生的领域。普遍采用液压系统驱动与传递动力，但系统能量效率较低，且在装卸货物的过程中存在大量势能浪费，增加了整机燃油消耗和碳排放量。针对上述问题，提出电-液双源混合驱动系统，将电机械执行器的高能效与液压缸-蓄能器高势能回收效率的优势相融合，采用高能效电机械执行器控制系统运动，液压缸-蓄能器平衡系统外负载力并回收利用系统重力势能。文中根据所提电-液混驱系统工作原理，对系统进行了理论分析，进一步搭建了所提系统试验测试平台，对系统的电液功率配比进行了优选，明确了系统的工作与能耗特性。试验结果表明，与原有阀控系统相比，相同工况下所提系统可降低能耗51.7%，峰值功率59.6%。研究成果对工程机械领域“双碳”战略愿景目标的实现具有积极促进作用。     

多执行器载荷差异储能均衡系统特性

针对阀控多执行器复合作业系统节流损失大、动势能浪费严重等问题,提出一种多执行器载荷差异储能均衡原理。首先对多执行器系统功率分配特性进行分析,明确了载荷差异产生节流损失的原因是动力源压力与最大负载相匹配,导致其他执行器控制阀产生过大的压力损失。然后建立了载荷储能均衡液压挖掘机联合仿真模型。并设计电液储能单元控制各执行器进油腔的压力相等,从而消除执行器载荷差异造成的节流损失。在动臂、铲斗同时动作时,与流量匹配系统相比,所提系统节流损失降低达75%,系统效率提升39%;同时,电液储能单元实现了传统压力补偿器的压差调控功能,显著提升了系统运行平稳性。     

旋挖钻机卷扬装置电液混合驱动系统特性

现有旋挖钻机卷扬系统是由阀控液压马达驱动。作业过程中,该系统存在非常大的节流损失;而且工作装置下放过程中,大量重力势能经控制阀节流作用转化为热能耗散掉,造成整机能效较低。为此,提出一种卷扬装置电液混合驱动系统,电动机作为主驱动,控制工作装置运动,降低节流损失;液压泵/马达与蓄能器等组合,构成能量回收单元,回收利用重力势能,辅助电动机驱动卷扬装置。分析了液压卷扬、电动卷扬与电液混合驱动卷扬系统的工作原理和运行特性,建立了旋挖钻机机电液多学科联合仿真模型,对不同驱动系统的运行和能量特性进行研究。结果表明,电液混合驱动系统具有良好的运行特性,相较于液压、电动驱动的卷扬系统,可节能27%~66%。     

变转速非对称泵直驱液压挖掘机斗杆试验研究

由于结构紧凑,易于并行驱动多执行器等优点,阀控液压缸系统被广泛应用于工业和工程自动化装备,存在问题是节流损失大,能量效率低。为了降低液压系统能耗,有效的方法是采用直接泵控技术,消除节流损失。但传统进出口流量对称型液压泵驱动非对称液压缸系统,需要附加复杂的回路补偿非对称液压缸面积差,并且当液压缸负载方向频繁变化时,控制腔交替变化,液压缸运行平稳性差。针对上述问题,提出一种能够匹配非对称液压缸面积差的非对称泵控缸闭式系统方案,并将其应用于控制具有四象限工作特性的液压挖掘机斗杆。为了验证新提出方案的可行性,在前期仿真研究基础上,构建非对称泵控液压挖掘机斗杆试验系统,对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行研究。测试结果表明,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,与采用泵阀复合进出口独立控制系统相比,一个工作循环降低能耗达57.0%。     

液控自动往复液压缸设计探讨

1　前言以自动往复液压缸为动力源的液体输送活塞泵具有结构简单、体积小、重量轻、易于实现自动控制等特点 ,在液体 (混凝土、泥浆等 )活塞泵上得到了日益广泛的应用。自动往复液压缸的控制方式逐步由机械控制、电控向液控方式发展。《液压与气动》杂志 1999年第 1期发表了“往复液压缸自动换向机构的设计研究”,读后很受启发 ,该机构实现了液压缸的液控自动换向 ,但控制油路较为复杂 ,换向时无缓冲 ,液压冲击大。为克服以上欠缺 ,本人设计了一款“液控自动往复缓冲液压缸”(见图 1) ,愿和大家共同探讨。2　结构和工作原理如图 1所示 ,该液…     

MDM双向密封圈结构及其应用

一、组合密封装置发展概况液压缸往复运动组合密封装置的研究和使用,是从六十年代末开始的,西德和日本最先致力于此项工作,研制了著名的Simko组合密封圈。此后,美、英、法等国相继进行这类新型密封装置的研究,并成功地应用于各自的液压机械产品中。近十年来,随着液压缸往复运动组合密封装置的应用,其结构和技术上的先进性和性能的可靠性已被确认,逐渐形成了系列。国际标准化组织(ISO),根据液压技术发展的需要,于1981年11月正式公布了适用于这类新型密封装置的国际标准,即ISO6547——1981《液压缸活塞用带支承环密封圈沟槽     

机械设备液压油污染的影响

我们在设备使用、维修过程中发现,因液压油受污染而变质产生的液压系统故障占系统总故障的80％以上,突出表现在以下几个方面。 1.导致液压缸活塞密封圈过度磨损 由于油液变质,往往会使液压缸活塞密封圈受到损坏或者提前磨损,工作缸活塞密封不良,出现内泄漏。此时,高低压腔不同程度地互通,压差变小,执行工作机构所需流量明显下降。同时,设备的工作负荷增大。严重时,机构不能动作。     

气浮式无摩擦气缸设计

简述了无摩擦气缸的定义与应用,根据圆柱活塞间隙密封与带径向两排节流小孔圆柱活塞的密封模型,指出了影响其内泄漏量的主要参数。结合理论分析与经验,设计了一种新型无摩擦气缸及其带径向节流孔与轴向密封槽的气浮活塞,应用计算机仿真技术分析了活塞与缸壁间隙处的气流压力与流速分布,研究表明活塞上密封槽具有提高密封与支撑作用。另外为获取无摩擦气缸的摩擦性能,研究了两种测试方法与装置,根据实验可得活塞表面带密封槽与节流小孔的气浮式气缸活塞向上运动时摩擦力极小,实现了气悬浮。     

液压缸的缓冲装置简介

在液压系统中使用液压缸驱动具有一定质量的机构,当液压缸运动至行程终点时具有较大动能,如未作减速处理,液压缸活塞与缸盖将发生机械碰撞,产生冲击、噪声,有破坏性。为缓和及防止这种危害发生,可在液压回路中设置减速装置或在缸体内设缓冲装置。